C++ 原子操作比锁定时间长（无争用）

我试图在没有争用的情况下测量各种同步选项的开销。我使用以下程序：

#include <atomic>
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <mutex>

void function() {
    static volatile uint64_t counter = 0;
    counter++;
}

void function2() {
    std::atomic<uint64_t> counter2 = 0;
    counter2++;
}

int main() {
    // warm up the cache
    std::mutex lock;
    for( int i=0; i<1'000'000; ++i ) {
        std::lock_guard<std::mutex> locker(lock);
        function();
        function2();
    }

    std::cout<<"Starting test\n";
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for( int i=0; i<1'000'000; ++i ) {
        std::lock_guard<std::mutex> locker(lock);
        function();
    }
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout<<"  With lock took "<<std::chrono::ceil<std::chrono::nanoseconds>(end-start).count()<<"ns\n";

    start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for( int i=0; i<1'000'000; ++i ) {
        function();
    }
    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout<<"    No lock took "<<std::chrono::ceil<std::chrono::nanoseconds>(end-start).count()<<"ns\n";

    start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for( int i=0; i<1'000'000; ++i ) {
        function2();
    }
    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout<<"Atomic lock took "<<std::chrono::ceil<std::chrono::nanoseconds>(end-start).count()<<"ns\n";
}

因此，无论是否锁定，结果都相当相似（通常不锁定的速度稍快），但使用原子操作，我得到了x6性能的提升

逻辑上说，如果没有争用，相关变量都将是运行中的CPU缓存的本地变量，并且所有同步选项或多或少都会导致相同的性能

---

我遗漏了什么？

问题在于基准测试程序

第一个是未声明

std:：atomic

，导致在每次迭代中使用一个新的。第二个问题是程序没有使用

-pthread

编译，导致锁定代码成为no-op（这解释了为什么带锁定的代码与不带锁定的代码运行速度相同）

解决这两个问题会产生：

Starting test
  With lock took 21013047ns
    No lock took 2125868ns
Atomic lock took 6744567ns

---

因此，原子方法大约比不锁定慢3倍，而实际锁定大约慢10倍。

我想知道。。。

std:：atomic:：isu lock\u free

是否返回true？我在编译该测试时遇到了非常奇怪的问题。我确实检查过装配。它使用了

lock add

，因此无论

是无锁的

返回什么，实际上它都是无锁的。我会尝试使用多个线程运行测试：）@MFnx您可以，但这里的重点是测量无争用的性能。您的函数可以做非常不同的事情。一个重复增加相同的

uint64\u t

，而另一个在每次迭代中创建一个新的

std:：atomic

。将其改为比较，原子操作胜出了很多。我认为原子操作在单线程情况下没有得到优化，因为您仍然可以在信号处理程序中使用它们。如果有非信号处理程序选项，则可以对其进行优化。无论如何，像原子对象一样的本地“寄存器”可以被优化掉！

Starting test
  With lock took 21013047ns
    No lock took 2125868ns
Atomic lock took 6744567ns